工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
容器编号 起始时各物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化/kJ 达平衡时CO的转化率
1 4 0 0 t1 放出热量:32.8kJ α1
2 8 0 0 t2 放出热量:Q α2
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化.他们分别在体积均为0.5L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应.相关数据如表:
(1)通过监测,①装置中反应放出20.5kJ热量用时2min,求此段时间内的反应速率
.
v
(H20)=______.该反应过程中,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量.
(2)α1=______.
(3)计算容器②中反应的平衡常数K=______.
(4)下列叙述正确的是______(填字母序号).
a.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时,Q>65.6kJ
c.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
d.t1>t2;α12
(5)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式:______.
(6)容器①中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6mol.若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收.试通过计算确定所得溶液中溶质成分及物质的量______.
linlaifan 1年前 已收到1个回答 举报

skysgm 幼苗

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解题思路:(1)结合反应放热恒容热化学方程式计算消耗水的物质的量,依据反应速率=[△c/△t]计算反应速率,反应是放热反应,依据反应前后能量守恒分析判断;
(2)依据反应①热量变化结合热化学方程式计算消耗一氧化碳物质的量计算转化率;
(3)反应②和反应①在相同温度下进行,平衡常数不变,依据化学平衡三段式计算平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到;
(4)a、反应前后气体体积不变,反应①②是相同平衡分析判断;
b、反应是可逆反应不能进行彻底;
c、反应起始浓度不同反应速率不同;
d、反应速率是单位时间内反应物浓度减小,依据影响化学平衡的因素分析判断;
(5)CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol;2H2(g)+O2(g)═2H2O (g)△H=-484kJ/mol,依据热化学方程式和盖斯定律计算得到;
(6)依据二氧化碳和氢氧化钠反应的定量关系分析判断产物,书写离子方程式,CO2+2OH-=CO32-+H2O;CO2+OH-=HCO3-,可以利用物质的量之比直平法写出,根据定量关系计算溶质物质的量.

(1)①装置中反应放出20.5kJ热量用时2min,依据反应计算,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
此时间段消耗水物质的量为:[20.5/41]mol=0.5mol,此段时间内的反应速率
.
v(H20)=

0.5mol
0.5L
2min=0.5mol/L•min;
题干条件分析可知反应是放热反应,反应物能量高于生成物能量,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物中 化学键形成所放出的热量;
故答案为:0.5mol/L•min;小于;
(2)依据反应①热化学方程式计算;
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
起始量(mol) 410 0 41KJ
变化量(mol) 0.8 0.80.80.832.8KJ
平衡量(mol) 3.20.2 0.8 0.8
一氧化碳平衡转化率=[0.8mol/4mol]×100%=20%
故答案为:20%;
(3)反应①②在相同温度下进行,平衡常数相同,依据(2)结合平衡常数概念计算,反应前后气体体积相同,可以利用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数,K=
c(CO2)c(H2)
c(CO)c(H2O)=[0.8×0.8/0.2×3.2]=1,
故答案为:1;
(4)a、反应前后气体体积不变,反应①②是相同平衡,平衡时,两容器中H2的体积分数相等,故a正确;
b、反应是可逆反应不能进行彻底,容器②中反应达平衡状态时,Q=65.6kJ;故b错误;
c、反应起始浓度不同,反应速率不同,故c错误;
d、反应②和反应①相比,起始量增大一倍,相当于增大平衡压强,所以①②达到相同平衡状态,反应达到平衡时间缩短,t1>t2;反应前后气体体积不变,所以平衡不变,反应物一氧化碳转化率不变,α12,故d正确;
故答案为:ad;
(5)①CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)═2H2O (g)△H=-484kJ/mol,
依据盖斯定律①×2+②得到 2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566 kJ/mol;
故答案为:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566 kJ/mol;
(6)n(CO2)=0,6mol;n(OH-)=0.2ml×5mol/L=1mol;
CO2+2OH-=CO32-+H2O;CO2+OH-=HCO3-
依据反应n(CO2):n(OH-)=0.6:1=3:5可知反应生成产物有碳酸钠和碳酸氢钠,根据物质的量之比,利用直平法得到离子方程式:3CO2+5OH-=2CO32-+HCO3-+2H2O,反应生成的碳酸钠Na2CO3物质的量为0.4mol,NaHCO3物质的量0.2mol;
故答案为:0.4molNa2CO3 0.2molNaHCO3

点评:
本题考点: 反应热和焓变;化学方程式的有关计算;热化学方程式;用化学平衡常数进行计算;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查反应能量变化,盖斯定律计算应用,化学平衡的影响因素分析判断,平衡判断和平衡常数的计算是解题关键,题目难度中等.

1年前

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